CN202132734U

CN202132734U - 一种高显色指数高效率led灯泡

Info

Publication number: CN202132734U
Application number: CN201120148206U
Authority: CN
Inventors: 葛世潮
Original assignee: ZHEJIANG LEDISON OPTOELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: ZHEJIANG LEDISON OPTOELECTRONICS CO Ltd
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2021-05-11

Abstract

一种高显色指数高效率LED灯泡，它包括有一个透光泡壳，一个带有排气管、电引出线、固定用金属线和支架的芯柱，至少二种LED发光条，一个驱动器，一个电连接器，一个电连接器和泡壳的连接件；泡壳与芯柱真空密封，泡壳内充有高导热系数低粘度气体；LED发光条被固定在芯柱上，其电极经芯柱的电引出线与驱动器、电连接器相连；所述至少二种LED发光条为二种不同发光色的发光条，一种为至少一条4π出光的白光LED发光条，另一种为至少一条其它发光色的LED发光条，后者由高效率的红、橙色LED芯片或灯珠制成，用于改变整灯发光的色温和显色指数，调整二种发光条的相对光通量、即可改变LED灯泡的色温和显色指数，而同时不会导致整灯发光效率的明显下降，从而可制成不同色温的高效率白光LED灯泡和高显色指数的高效率LED灯泡。

Description

一种高显色指数高效率LED灯泡

技术领域

本实用新型涉及的是一种LED灯泡，特别是一种不同色温的高显色指数高效率LED灯泡，可直接替换白炽灯和荧光节能灯用于照明。

背景技术

我们在以前申请的专利（申请号201010278700）中提出了一种以LED发光条替代白炽灯钨丝的、LED芯片4π出光、灯泡4π出光的高效率LED灯泡，整灯效率高达125 lm/W以上，比白炽灯高约10倍，比荧光节能灯高约一倍，比现有LED球泡灯高约一倍。其主要特征是：

第一，LED芯片被安装在透明基板上，LED的P-N结4π出光，P-N结的光出射效率要比现有各种2π出光的LED高约50%，明显提高了LED的外量子效率，减少了LED的发热量，减轻了LED的散热困难；今后、随着LED芯片本身效率的进一步提高，这一特征的优势将更为明显。

第二，LED芯片不用低压大电流功率型芯片，而用多个小尺寸的小电流芯片串联成高压小电流LED发光条，小尺寸的小功率芯片的光出射率高，容易散热。

第三，串联的高压LED可直接用交流市电工作，或整流加一简单的电容降压限流电路驱动，驱动电路简单、成本低，无三极管、变压器、寿命更长；所述高压LED由多个小电流LED芯片构成，比现有技术的单芯片多P-N结的ACLED和HVLED容易散热；同时，LED发光条被密封在泡壳内，高电压不外露，安全，克服了现有ACLED和HVLED的高电压易外露、不安全的缺点；此外，现有技术的ACLED和HVLED都是LED芯片2π出光的，外量子效率低。

第四，所述4π出光的高压LED发光条被密封在一个真空密封的透光泡壳内，泡壳内充有高导热系数低粘度气体、例如氦，氦的导热系数比空气高6倍、为0.1426W/(m·K)（1大气压下），其粘度比空气低、为116μP（空气为922μP），容易形成有效散热的对流；我们知道任何静止的气体都是良绝热体，气体的散热主要依靠气体的对流；另一方面所述4π出光的发光条体积小，比灯管体积几乎占据整个泡壳的灯泡型热阴极和冷阴极荧光节能灯更容易形成有效的气体对流，更好散热；再有、LED被氦等惰性气体保护、不受周围环境中的水汽等的影响，使用寿命更长。

第五，我们在后继申请的专利（申请号201010610092.7）提出了一种用多个P-N结串联的条形LED芯片条制造高压4π出光LED发光条，可缩小芯片电极焊接盘面积、提高芯片出光率，同时可减少发光条芯片之间打线的数目，简化工艺，进一步提高发光效率和降低成本。

上述4π出光LED灯泡有足够好的发光效率，若采用上述第五条的条形多P-N结LED芯片条、整灯的发光效率应该可以达到150 lm/W以上。

在上述申请专利中还提出用多种不同发光色的芯片制造不同色温和显色指数的LED灯，或用蓝光或紫外光芯片加发光粉得到不同色温和显色指数的LED灯；用这二种方法都可以得到高显色指数的白光，但前者因为现有的绿光LED芯片效率较低而难于得到高效率LED灯；后者则因蓝光激发红发光粉的效率低和紫外LED本身效率较低而难于制成高效率高显色指数LED灯。

此外，在现有技术中、也有人试图利用4π发光以提高发光效率，例如中国专利200510089384.X和美国公告专利2007/0139949等，但因无法解决散热问题而无法实用。

还有、在现有技术中、也有研究用液体散热的，例如中国专利200810093378.5、200910100681.8和200910101643.4，把LED浸泡在充有透光导热液体的密封泡壳中，所述液体例如为水、油、乙二醇和其它较稳定的惰性液体；但液体的导热系数远小于金属的50~415W/(m .K)，例如水的导热系数为0.4 W/(m .K)，比氦仅高约3倍，热传导散热有限，而它的粘度却很大，为8937μP，比氦高约77倍，难于形成有效散热的对流；此外、用液体散热还有电解、液体侵蚀LED、泡壳破后液体污染和灯泡重量重等问题，因而难于推广。

除了用上述金属（固体）和液体散热外，也有人研究用气体散热。例如中国专利201010176451.2用密封泡壳中充负离子氮气散热的，但难于稳定工作；又例如200910250434.6用密封泡壳内充氮氩混合气散热，氮氩不仅导热系数小、而粘度很大，热传导和对流的散热效果都欠佳。此外，例如冷阴极荧光灯、有人用高导热系数的氦或氦氢混合气散热，例如中国专利200710148853.X，但如上所述，氦和氢的热传导散热效果有限，而冷阴极荧光灯管体积几乎占据了整个泡壳，难于形成有效的对流散热，同时却导致冷阴极荧光灯管的起亮速度更慢而无法实用；又如金卤灯也有泡壳内充氮氦等气体的，例如中国专利200580039670.3；白炽灯也有充氮氦等气体的；但这后几种灯都是与LED灯不同类型的灯。

此外，现有多种获得白光LED的方法，目前照明用得较多的是蓝光芯片加发光粉的方法，即在蓝光芯片外有一层光致发光粉层，所述发光粉通常为黄发光粉，它可被蓝光激发产生宽光谱黄光、并与部分蓝光混合得到白光；这样白光的显色指数一般都较低，为了得到高显色指数的白光、发光粉中需要增加红色或其它色发光粉，但由于蓝光对长波光致发光粉的激发发光效率低，这往往会明显降低发光效率，因而难于制成显色指数高、同时效率也高的LED灯泡。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述之不足，而提供一种高显色指数、同时又具有高效率的高显色指数高效率LED灯泡。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的，它包括有一个透光泡壳，一个带有排气管、至少一条电引出线、至少一条固定用金属线和支架的芯柱，至少二种LED发光条，一个驱动器,一个电连接器，一个电连接器和泡壳的连接件；所述的至少二种LED发光条为至少二种不同发光色的发光条，其中至少一种是4π出光的白光LED发光条；所述至少二种LED发光条被固定在芯柱上；LED发光条的二端电极经芯柱上的电引出线与驱动器和电连接器相连接，以连接外电源，接通外电源、即可点亮LED；所述的透光泡壳和芯柱被真空密封，透光泡壳内充有可把LED发光条工作时产生的热经传导和对流再经泡壳散发掉的高导热率低粘度气体；所述至少二种LED发光条相互串联、并联或串并联，构成单向DC工作或双向AC工作的LED。选择二种发光条的不同光通量、即可获得不同色温、不同显色指数的LED灯和高显色指数的高效率LED灯。

所述的LED发光条中还包括至少一种高效率的红光LED芯片或灯珠制成，所述红光LED芯片或灯珠被安装在电路板上，且在有多个红光LED芯片或灯珠时、各LED芯片和灯珠由连接线和电路板上的导电层相互连接。

为了得到更高的显色指数，所述其它发光色的LED条还可有发其它色光的LED，如所述的LED发光条还包括有一种橙色的LED发光条。所述红、橙光LED为不聚焦的2π出光的LED，以便与白光LED发光条所发的光很好混合。

所述的LED灯珠为直插型LED、草帽LED、表面贴LED或芯片安装在电路板上。

所述的电路板为金属基电路板或普通的环氧基电路板。

所述的透光泡壳为透明的、或为乳白、磨沙、有色的泡壳,或部分有反射层的，或部分有一系列小棱镜、小透镜的泡壳；所述透光泡壳的形状为A型、G型、R型、PAR型、T型、烛型或现有灯泡泡壳中的一种；所述电连接器为E40、E27、E26、E14、GU或现有灯泡电连接器中的一种。

所述的芯片被用透明胶、例如硅胶、改性树脂或环氧树脂固定在透明基板上，LED芯片4π出光，发光效率高；LED的电极由透明基板二端的引出线引出；所述白光LED发光条的透明基板和芯片上有高透光率高折射率的透明介质层，例如硅胶或环氧树脂；其四周有一层由透明介质和光致发光粉混合的发光粉层，它可把LED芯片发出的蓝光部分转变为长波光并与部分蓝光混合成白光。

为了克服前述发光粉中增加红发光粉降低发光效率的缺点，本实用新型的LED灯泡中除了有至少一条4π出光的白光LED发光条外，还有至少一条其它发光色的发光条，例如用高效率的红光、橙光等色LED芯片或灯珠制成的发光条；选择二种发光条的不同光通量、即可获得不同色温、不同显色指数的LED灯和高显色指数的高效率LED灯。由于红、橙等色LED具有较高的发光效率，用它改变色温和提高显色指数不会明显降低LED灯泡的发光效率，从而可制成高显色指数的高效率LED灯泡。

本实用新型与现有技术相比，具有LED灯泡具有高显色指数、同时又有高发光效率的优点。可直接替换白炽灯和荧光节能灯用于照明。

附图说明

图1为本实用新型的高显色指数高效率LED灯泡的一个实施例的结构示意图。

图2为本实用新型的高显色指数高效率LED灯泡的又一个实施例的结构示意图。

图中所示的标号是：1、1a、透光泡壳；2、排气管；3、3a电引出线；4、固定用金属线；5、支架；6、芯柱；7、白光LED发光条；8、8a、其它发光色发光条；9、驱动器；10、电连接器；11、电连接器和泡壳的连接件；12、LED灯泡；13、连接和固定用金属丝；14、引线；15、真空密封腔体；16、16a、红光LED；17、PCB；18、芯片连接线；19、PCB上的导电层；20、透光介质；21、光反射层。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作详细介绍。图1为本实用新型的高显色指数高效率LED灯泡的一个实施例的结构示意图。所述高显色指数高效率LED灯泡包括有一个透光泡壳1，一个带有排气管2、至少二条电引出线3、至少一条固定发光条用的金属线4和支架5的芯柱6，至少一条4π出光的白光LED发光条7，至少一条发其它发光色的LED发光条8，一个驱动器9，一个电连接器10，一个电连接器和泡壳的连接件11；所述透光泡壳1、芯柱5、LED发光条7和8、驱动器9、电连接器10及电连接器和泡壳的连接件11相互连接成一个整灯12。所述二种LED发光条7和8被用金属丝3、4、13连接和固定在芯柱5上，其电极经芯柱的电引出线3、3a、驱动器8、连接线14与电连接器10相连，以连接外电源，接通外电源、即可点亮LED发光条7和8；透光泡壳1和芯柱5真空密封，构成一个真空密封的腔体15，所述腔体15内充有高导热率低粘度气体，可把LED发光条7和8工作时产生的热经所述气体的热传导和对流再经泡壳1散发掉。

所述真空密封腔体15内的高导热率低粘度气体，例如为氦、氢或氦氢混合气，其气压为在室温下50-1520 Torr。

所述至少一条4π出光的白光LED发光条7和至少一条发其它发光色的LED发光条8串联或并联；所述发光条7和8可连接成双向AC工作或单向DC工作。图1所示为二条4π出光的白光LED发光条7和一条其它发光色的LED发光条8串联、并构成单向DC工作的例子。如图1中所示，其它发光色的LED发光条8的一端电极与电引出线3a连接，其另一端与连接线4连接、然后与发光条7的一端连接，发光条7的另一端则经电引出线3与驱动器9相连接。

所述至少一条其它发光色的LED发光条8由至少一个发红光的LED芯片或LED灯珠16和一个PCB板17构成；在有多个红光LED芯片或灯珠时，所述LED灯珠可为直插型或表面贴LED，图1所示为有至少一个红LED芯片16的例子，各LED芯片通过连接线18和PCB板17上的导电层19相互连接；红光芯片上可有透明介质20；所述红光LED为不聚焦的2π出光的LED，以便与白光LED发光条所发的光很好混合。为了得到更高的显色指数，所述其它发光色的LED条8还可有发其它色光的LED，例如橙色LED。

所述的LED灯珠16为直插型LED、草帽LED、表面贴LED或芯片安装在PCB上。

所述的PCB为金属基PCB或普通的环氧基PCB。

所述透光泡壳1为透明的、乳白或磨沙的、有色的泡壳,也可为部分有反射层的，或部分有一系列小棱镜、小透镜的泡壳；所述透光泡壳的形状可为A型、G型、R型、PAR型、T型、烛型或其它现有灯泡泡壳中的一种；所述电连接器为E40、E27、E26、E14、GU现有灯泡电连接器中的一种；图2所示为泡壳1为R型泡壳1a的例子，所述泡壳1a的近驱动器的部分的内壁上有光反射层21；所述其它色的发光条8a由至少一个红或红和橙色的草帽LED 16a和PCB组装而成。图2中其它数字所代表的意义和图1中的相同。

本实用新型要求保护的范围不限于本文中介绍的各实施例，凡基于本实用新型申请专利范围和说明书内容所作的各种形式的变换和代换、皆属本发明专利涵盖的范围。

Claims

1.一种高显色指数高效率LED灯泡，它包括有一个透光泡壳（1），一个带有排气管（2）、至少一条电引出线（3、3a）、至少一条固定用金属线（4）和支架（5）的芯柱（6），至少二种LED发光条（7、8），一个驱动器(9),一个电连接器(10)，一个电连接器和泡壳的连接件（11）；其特征在于所述的至少二种LED发光条为至少二种不同发光色的发光条，其中至少一种是4π出光的白光LED发光条（7）；所述至少二种LED发光条被固定在芯柱（6）上；LED发光条的二端电极经芯柱上的电引出线（3、3a）与驱动器（9）和电连接器（10）相连接；所述的透光泡壳（1）和芯柱（6）被真空密封，透光泡壳内（15）充有可把LED发光条（7、8）工作时产生的热经传导和对流再经泡壳（1）散发掉的高导热率低粘度气体；所述至少二种LED发光条（7、8）相互串联、并联或串并联，构成单向DC工作或双向AC工作的LED。

2.根据权利要求1所述高显色指数高效率LED灯泡，其特征在于所述的LED发光条（8）中还包括至少一种高效率的红光LED芯片或灯珠（16）制成，所述红光LED芯片或灯珠（16）被安装在电路板（17）上，且在有多个红光LED芯片或灯珠（16）时、各LED芯片和灯珠（16）由连接线（18）和电路板上的导电层（19）相互连接。

3.根据权利要求2所述高显色指数高效率LED灯泡，其特征在于所述的LED发光条（8）还包括有一种橙色的LED发光条。

4.根据权利要求2所述高显色指数高效率LED灯泡，其特征在于所述的LED灯珠（16）为直插型LED、草帽LED、表面贴LED或芯片安装在电路板上。

5.根据权利要求2或4所述高显色指数高效率LED灯泡，其特征在于所述的电路板（17）为金属基电路板或普通的环氧基电路板。

6.根据权利要求1所述高显色指数高效率LED灯泡，其特征在于所述的透光泡壳（1）为透明的、或为乳白、磨沙、有色的泡壳,或部分有反射层的，或部分有一系列小棱镜、小透镜的泡壳；所述透光泡壳的形状为A型、G型、R型、PAR型、T型、烛型或现有灯泡泡壳中的一种；所述电连接器为E40、E27、E26、E14、GU或现有灯泡电连接器中的一种。